Нарешті ми дісталися до справжніх видовищ. Випуск чавуну з доменної печі нагадує виверження вулкана чи салют. Байдужим залишитися неможливо.
Усі продукти для основної страви металургійного комбінату готові. Ми видобували вугілля й переробляли його на кокс, діставали з надр землі руду та виготовляли з неї агломерат. Дізналися, що таке флюси й для чого використовується вапняк. Тепер усі ці інгредієнти ми опустимо у величезну посудину – доменну піч і варитимемо чавун.
Чавун та сталь – це сплави заліза з вуглецем і домішками інших хімічних елементів. Спільне в них – залізо. А відмінність у тому, що в чавуні вуглецю більше, ніж у сталі. З чавуну роблять безліч речей – від каналізаційних люків до батарей і сковорідок. А ще його переробляють на сталь: додають сталевий лом і легувальні елементи, знижують концентрацію вуглецю та шкідливих домішок – фосфору й сірки, які роблять сталь крихкою та ламкою.
На звичайній кухні господині носять фартухи й ховають волосся. У нас так само – металурги обов'язково одягають захисні костюми, каски та окуляри.
ПРИНЦИПИ РОБОТИ ДОМЕННОЇ ПЕЧІ
Головне на кухні – це піч. На металургійних комбінатах теж піч, тільки доменна. Якщо порівняти з кухонною технікою, то це схоже на мультиварку. Два в одному – і пічка, й каструля.
Доменна піч, або домна, за формою нагадує велику круглу вежу. Вона сягає 35 м заввишки та має 1000-5500 м3 корисного об'єму. Головна особливість печі – з моменту запуску вона повинна постійно працювати, тому що процес плавки чавуну зупиняти не можна.
2250 °C – максимальна температура в домні. Це лише вдвічі нижче, ніж на поверхні Сонця.
Температура в домні досягає 2000 °C. Усередині вона викладена вогнетривким матеріалом, а зовні одягнена в сталевий кожух. Верхня частина доменної печі називається колошником. Його ширина – майже 8 м. Сюди завантажується шихта: залізовмісні компоненти (агломерат, обкотиші), кокс і флюси. Розмір, якість та кількість кожного окремого інгредієнта впливає на підсумковий продукт. Якщо шматки більшого розміру, ніж потрібно, їх пропускають через грохоти. Потім порціями відправляють у доменну піч.
На фото: доменна пічі
Щоб доставити інгредієнти на висоту 35 м, використовується скіповий підіймач або конвеєри. Інгредієнти надходять постійно та засипаються шарами. Для герметичності подачі й рівномірного розподілу шихти використовується засипний апарат. Від завантаження продуктів до отримання готової страви проходить приблизно шість годин.
Найширша частина домни – це розпар. Він має форму циліндра та знаходиться посередині агрегату. З колошника інгредієнти опускаються в шахту, розташовану між колошником і розпаром.
Найнижча частина домни – горн. Це її серце. Саме тут збирається чавун і шлак. Дно домни називається під. Він стоїть на залізобетонному фундаменті.
ВИПЛАВКА ЧАВУНА
Щоб домна «готувала», потрібна дуже висока температура. Головне паливо – кокс. Його розпалюють підігрітим повітрям. Як багаття в лісі: щоб дрова розгорілися, на них треба подмухати. Цей процес так і називається – гаряче дуття.
Щоб полум'я розгорялося швидше, до повітря додають кисень – таке дуття називається комбінованим. У верхній частині горна розташовуються спеціальні пристрої для вдування повітря – фурми. У них вставлені труби з подвійними стінками. Між стінами труб циркулює вода для охолодження фурм. По трубах подається нагріте до 1050-1300 °С повітря. Процес нагрівання відбувається в каупері – повітронагрівачі.
2 500 000 000 сковорідок можна виготовити з чавуну Метінвесту за рік
Нагрівач лише трохи поступається розмірами самій доменній печі. Він являє собою вертикальний циліндричний сталевий кожух із внутрішньою «шаховою» насадкою з вогнетривкої цегли. Очищений газ із доменної печі підводиться до каупера та спалюється в камері горіння. Продукти горіння піднімаються догори й нагрівають цегляну насадку. Коли досягається необхідна температура, обігрів припиняється, і каупер переходить у режим дуття для подачі тепла до фурм.
У кожної домни зазвичай три-чотири каупери. Два нагріваються, а решта подає гаряче дуття. Потоки перемикаються так, що задана температура безперервно підтримується.
Від гарячого повітря поблизу фурм кокс починає горіти. Продукти згоряння піднімаються вгору й нагрівають шихту. Під впливом температури вона розм'якшується та опускається вниз. Унаслідок хімічної реакції залізо відновлюється й збагачується вуглецем. Воно розплавляється та краплями стікає в горн, утворюючи чавун.
На фото: доменні печі Запоріжсталі
У сучасних доменних печах на 1 тонну чавуну виділяється 1250-1800 м3 газу. Його використовують як паливо в інших процесах на металургійній кухні.
Як крупу перед приготуванням промивають та очищають від сміття, так доменний газ необхідно звільнити від пилу. Його кількість залежить від якості підготовки сировини до плавки, міцності коксу й роботи печі. За поганих умов кількість пилу може досягати 100 г/м3. За гарних умов – 30-35 г/м3. Для нормальної роботи пальників доменний газ очищають, щоб уміст пилу не перевищував 5 мг/м3.
Для кожної доменної печі споруджують індивідуальну систему газоочищення з кількох послідовно встановлених апаратів. Пил класифікують на грубий, напівтонкий і тонкий. Доменний газ можна очистити сухим та мокрим способом. Спочатку проводиться грубе очищення сухим способом. Потім – напівтонке. Газ рясно зволожується, змочені частинки пилу видаляються у вигляді шламу. Остання стадія – тонке очищення наелектризуванням частинок.
Кінцеві продукти доменного плавлення – це чавун і шлак. Для випуску продуктів плавлення з домни є отвори – льотки.
Їхня кількість може бути різною – від одного в малих печах до трьох-чотирьох у великих. Наприклад, на комбінатах Метінвесту переважно працюють середні доменні печі з двома льотками. Завдяки тому, що щільність шлаку менша, ніж чавуну, вони ніколи не змішуються.
Чавун і шлак випускають циклічно через певний проміжок часу. Отвір для випуску продуктів плавлення не може бути відкритим постійно, тому його закривають вогнетривкою масою. Забивання маси, а також буріння отвору для випуску роблять спеціальні машини. Чавун і шлак виливають у ковші. Для транспортування чавуну використовують чавуновози з відкритим грушоподібним ковшем або ковші міксерного типу.
Виробництво чавуну
ВИДИ ЧАВУНУ
Ось і все – чавун готовий! Але він буває різним. Залежно від призначення чавуни поділяють на види: переробний (для подальшого перероблення на сталь), ливарний (для виливання виробів), доменні феросплави (використовуються в сталеплавильному виробництві).
Товарний чавун, що призначений для продажу, подається на стрічковий конвеєр ливарної машини з двох паралельних нескінченних ланцюгів. До них прикріплені чавунні виливниці – мульди. Це спеціальні форми, в які розплавлений чавун виливається з ковша. Майбутні зливки (чушки) оббризкуються водою для охолодження. Ланцюги безперервно рухаються. Зливки застигають, перекидаються й по жолобу потрапляють на залізничну платформу або вагонетку. Маса однієї чушки – від 12 до 18 кг.
Отриманий із доменної печі шлак не пропадає! Його застосовують у будівництві залізобетонних споруд і доріг. Рідкий переробний чавун вирушає далі. Як із нього виходить сталь, ви дізнаєтесь у наших наступних випусках.
